智能型節(jié)能自控路燈

1、智能型節(jié)能自控路燈摘要：為了使夜間城市路燈能夠更加環(huán)保和智能化，在普通的城市路燈中引入紅外模塊、光敏模塊、聲控模塊等，設(shè)計(jì)了基于Msp430單片機(jī)的智能路燈控制系統(tǒng)方案，此系統(tǒng)設(shè)計(jì)各個(gè)模塊之間相互協(xié)作，通過對周圍環(huán)境的測量來控制路燈的照明，其工作穩(wěn)定、可靠、智能、實(shí)用性強(qiáng)。關(guān)鍵詞：太陽能智能控制系統(tǒng)創(chuàng)造創(chuàng)新中圖分類號：TU113.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X202111c-0003-021引言1.1研究背景及意義根據(jù)相關(guān)調(diào)查，我國小城市在十點(diǎn)以后，大中城市在一點(diǎn)以后，道路上幾乎空無一人，而國內(nèi)路燈照明系統(tǒng)大多采用“常亮或者“間隔亮燈的工作模式，電能浪費(fèi)嚴(yán)重，而且會造成光污染。但

2、如果城市缺少照明又會影響交通平安并且使犯罪率上升。為了更好地到達(dá)節(jié)能目的，有些國家和地區(qū)開始采用太陽能供能光控方式來控制路燈，但市場上大多數(shù)的路燈節(jié)能控制產(chǎn)品，在功能和效果上還不盡人意。鑒于上述分析，國內(nèi)的智能路燈在智能控制方面還有很大的提升空間，為此設(shè)計(jì)一種基于msp430單片機(jī)的智能型節(jié)能路燈，在實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同時(shí)也包含了智能控制的理念。1.2研究現(xiàn)狀分析1電源的穩(wěn)定性和供電的及時(shí)性：太陽能供電收受外界環(huán)境影響較大，供電能力穩(wěn)定性。2追光系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性：保證電池能最大程度接收太陽能。3單片機(jī)控制的速度和穩(wěn)定性：能夠在多變的環(huán)境中始終保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，并及時(shí)對當(dāng)前工作環(huán)境做出正確反映。4

3、傳感器的抗干擾能力和靈敏度。結(jié)合智能控制系統(tǒng)以及各類模塊，設(shè)計(jì)了基于低功耗msp430單片機(jī)的智能節(jié)能自控路燈。2系統(tǒng)簡介2.1系統(tǒng)總體框架該智能路燈由msp430單片機(jī)控制模塊、光敏傳感器模塊、聲控開關(guān)模塊、人體紅外傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電源模塊等局部組成。2.2功能簡介該智能路燈配有光敏模塊，能夠判斷當(dāng)前環(huán)境是否需要照明；單片機(jī)控制模塊能夠?qū)Ω鱾鞲衅鱾骰氐臄?shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，判斷當(dāng)前的環(huán)境，然后發(fā)出控制信號，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和LED燈驅(qū)動(dòng)電路調(diào)整路燈的亮度。2.3實(shí)現(xiàn)原理2.3.1傳感器模塊由人體紅外感應(yīng)模塊、聲控開關(guān)和光敏傳感器組成。光敏傳感器感應(yīng)白天、黑夜及太陽的方位；人體紅外感應(yīng)模

4、塊和聲控開關(guān)感應(yīng)是否有人通過路燈。光敏傳感器是利用光敏元件將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，其敏感波長在可見光波長附近，包括紅外線波長和紫外線波長。光敏傳感器的種類繁多，常見類型如下：光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極管等。該系統(tǒng)采用的是光敏電阻，其具有較高的精度、穩(wěn)定可靠的工作能力和較長的使用壽命。該系統(tǒng)共有4個(gè)光敏傳感器，相互配合，形成“追光能力，獲得最正確的照射角度。同時(shí)能夠根據(jù)光強(qiáng)判斷當(dāng)前的工作環(huán)境是否需要照明，進(jìn)而節(jié)省電能。人體紅外感應(yīng)模塊和聲控開關(guān)感應(yīng)是否有人經(jīng)過路燈。人體紅外具有兩種觸發(fā)方式：不可重復(fù)和可重復(fù)。不可重復(fù)觸發(fā)方式：感應(yīng)輸出高電平后，延時(shí)時(shí)間一結(jié)束，輸出將自動(dòng)從高電平

5、變?yōu)榈碗娖?；可重?fù)觸發(fā)方式：感應(yīng)輸出高電平后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍內(nèi)活動(dòng)，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時(shí)將高電平變?yōu)榈碗娖礁袘?yīng)模塊檢測到人體的每一次活動(dòng)后會自動(dòng)順延一個(gè)延時(shí)時(shí)間段，并且以最后一次活動(dòng)的時(shí)間為延時(shí)時(shí)間的起始點(diǎn)。考慮實(shí)際情況，在有人期間LED燈保持較高亮度，應(yīng)選擇重復(fù)觸發(fā)方式。為確保系統(tǒng)工作的可靠性，在使用人體紅外感應(yīng)模塊的根底上，增加聲控開關(guān)模塊。兩者均可在黑暗的環(huán)境中控制燈的工作。其觸發(fā)方式與人體紅外感應(yīng)模塊根本一致，此處不再贅述。2.3.2msp430單片機(jī)控制模塊msp430單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心模塊，主要分為兩個(gè)主要局部：接收傳感器的返回信號

6、并進(jìn)行處理；發(fā)出控制信號，控制系統(tǒng)的正常運(yùn)作。人體紅外感應(yīng)模塊和聲控開關(guān)模塊的輸出形式均為數(shù)字開關(guān)量輸出上下電平，可定義msp430的I/O端口來接收信號。而光敏傳感器那么是模擬量輸出形式，需要進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換才可以使用。msp430單片機(jī)內(nèi)部集成有12位高精度AD轉(zhuǎn)換模塊，能夠滿足系統(tǒng)的精度要求。通過對人體紅外和聲控模塊的上下電平檢測，能夠判斷是否有人經(jīng)過路燈。而通過AD轉(zhuǎn)換，可以精確地了解光強(qiáng)的情況，判斷所處環(huán)境。獲取各傳感器的數(shù)據(jù)后，對其進(jìn)行濾波，綜合分析，輸出PWM信號上下電平，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和LED燈驅(qū)動(dòng)電路控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。2.3.3驅(qū)動(dòng)模塊該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模塊分為兩局部：電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

7、和LED燈驅(qū)動(dòng)模塊?？紤]到電機(jī)的轉(zhuǎn)速極低，直接使用上下電平控制繼電器的開關(guān)，進(jìn)而控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。而LED的亮度要求連續(xù)可調(diào)，選用了MOS驅(qū)動(dòng)電路模塊，該電路的電流承受能力和耐受電壓能力均較強(qiáng)，輸入電壓的范圍較寬，工作穩(wěn)定可靠，完全能夠滿足該系統(tǒng)的要求。2.4軟件設(shè)計(jì)PWM初始化程序代碼：#include"MSP430F5529.h"voidTimer_A0_1_init/TA0.1輸出PWM由P1.2P1.6輸出TA0CTL|=TASSEL_1+MC_1；/ACLK，增計(jì)數(shù)TA0CCTL1=OUTMOD_7；/輸出模式7TA0CCR0=655；/時(shí)鐘頻率為32768HZ，

8、100HZTA0CCR1=49；/占空比CCR1/CCR0=1/3voidTimer_A1_1_init/TA1.1輸出PWM由P2.1P2.2輸出TA1CTL|=TASSEL_1+MC_1；/ACLK，增計(jì)數(shù)TA1CCTL1=OUTMOD_7；/輸出模式7TA1CCR0164；/時(shí)鐘頻率為32768HZ，波形199HZTA1CCR1=123；/占空比3/4voidTimer_A1_2_init/TA1.2輸出PWM由P2.4P2.5輸出TA1CCTL2=OUTMOD_7；TA1CCR2=41；/占空比1/4voidIO_initP1SEL|=BIT2+BIT6；P1DIR|=BIT2+BIT

9、6；/P1.2P1.6輸出TA0.1OUT1P2SEL|=BIT4+BIT5；P2DIR|=BIT4+BIT5；/P2.4P2.5輸出TA1.2OUT2P2SEL|=BIT1+BIT2；P2DIR|=BIT1+BIT2；/P2.1P2.2輸出TA1.1OUT1voidmainvoidWDTCTL=WDTPW+WDTHOLD；IO_init；Timer_A0_1_init；Timer_A1_2_init；Timer_A1_1_init；while1；_BIS_SRCPUOFF；/EnterLPM0進(jìn)入低功耗模式03特色說明1利用太陽能：太陽能是一種新興的可再生能源，其使用沒有地域的限制，綠色環(huán)保。2采用LED照明：節(jié)能效果好，具有單向輻射特性，能量轉(zhuǎn)化效率非常高，理論上與白熾燈比較能到達(dá)90%的節(jié)能，壽命超長，性能穩(wěn)定。3采用MSP430超低功耗單片機(jī)：白天單片機(jī)進(jìn)入儲電狀態(tài)，夜間進(jìn)入智能照明工作狀態(tài)。工作穩(wěn)定，節(jié)能環(huán)保。4智能追光系統(tǒng)：控制太陽能電池板的角度，使其一直正對太陽，能最大程度地接收太陽能。5智能控制系統(tǒng)：人體紅外傳感器，聲控開關(guān)和光敏傳感器聯(lián)合作用，工作穩(wěn)定，可靠，智能。4結(jié)語針對智能型節(jié)能路燈，利用太陽能電池板提供電力，并有效結(jié)合傳